汽車急加速起步跑偏故障分析

蔡言龍 李紅敏 劉利寶

摘 要：目前汽車行業(yè)內(nèi)對急加速起步跑偏故障的分析、研究很少，且相關(guān)測試標(biāo)準(zhǔn)空白。文章對該跑偏故障進(jìn)行了理論分析，并提出了相關(guān)的試驗(yàn)測試方法，通過試驗(yàn)證明了，在急加速起步跑偏過程中，由于左右驅(qū)動軸長度不相等，左右側(cè)半軸傾角不一致，確實(shí)存在扭矩轉(zhuǎn)向效應(yīng)。并按照單一變量法原則進(jìn)行排查測試，發(fā)現(xiàn)平衡左右輪荷、等剛度驅(qū)動軸、等剛度等角度驅(qū)動軸等方案，能夠不同程度的優(yōu)化改善急加速起步跑偏故障，為今后解決類似故障提供了有效參考。

關(guān)鍵詞：急加速起步；跑偏；驅(qū)動軸；等剛度

中圖分類號：U472.42 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）02-0067-03

Abstract： At present， the analysis and research on the fault of rapid acceleration start deviation in the automobile industry are very few， and the related test standards are blank. In this paper， the fault of running deviation is analyzed theoretically， and the relevant testing method is put forward. It is proved by the test that， in the course of running deviation at the start of rapid acceleration， since the length of the left and right driving shafts is not equal， the inclination angle of the left and right hemispheres is not the same. There is a torque steering effect. According to the principle of single variable method， it is found that the schemes of balancing left and right wheel load， equal stiffness drive shaft and equal stiffness angle drive shaft can optimize and improve the fault of rapid acceleration start deviation in varying degrees， which provides an effective reference for solving similar problems in the future.

Keywords： rapid acceleration start； running deviation； driving shaft； equal stiffness

引言

近幾年SUV市場競爭越來越激烈，消費(fèi)群體也趨向于年輕化，各主機(jī)廠不僅只注重提高整車的安全性、操控性和舒適性，對整車的加速起步性能、起步動力性能的研究投入也越來越大。汽車急加速起步跑偏是指汽車在起步過程中，駕駛員將方向盤自由的置于中間位置，猛踩油門加速起步，而汽車的行駛方向向左或向右偏離汽車縱向軸線方向的一種危險現(xiàn)象。

目前業(yè)內(nèi)相關(guān)人員對車輛行駛跑偏、制動跑偏分析和研究較多，且在國際上已有相關(guān)測試標(biāo)準(zhǔn)。但對急加速起步跑偏故障的分析、研究很少，且相關(guān)測試標(biāo)準(zhǔn)空白。本文參考相關(guān)成熟車型的設(shè)計開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，提出了急加速起步跑偏的相關(guān)測試方法，并有針對性的對車輛布置參數(shù)進(jìn)行排查，驗(yàn)證各種解決該故障的有效方法。

1 急加速起步跑偏理論分析

引起汽車急加速起步跑偏的因素有很多，如左右輪胎氣壓不均，四輪定位不準(zhǔn)確，零件制造和裝配誤差，以及路面不平和側(cè)向風(fēng)阻等。這些因素分析與汽車行駛跑偏、制動跑偏類似，在此不做贅述。本文以車輛底盤布置形式和動力匹配為側(cè)重點(diǎn)，進(jìn)行詳細(xì)分析。

目前，多數(shù)在售和在研車型采用前置前驅(qū)、發(fā)動機(jī)斜置的底盤結(jié)構(gòu)，如圖1所示。發(fā)動機(jī)與車輛Z平面成一定的夾角，這里面包含一定的技術(shù)參數(shù)，即平衡左右驅(qū)動軸布置夾角，使左右相互抵消一部分橫向動力輸出，進(jìn)而更加平順的輸出動力。

根據(jù)前置前驅(qū)、發(fā)動機(jī)斜置的底盤結(jié)構(gòu)，可得其前驅(qū)動力總成布置簡圖，如圖2所示，其左右側(cè)驅(qū)動軸長度不相等。當(dāng)車輛急加速起步時，傳遞到左、右車輪的驅(qū)動力，會繞各自主銷軸產(chǎn)生一個轉(zhuǎn)向分力矩，參考相關(guān)文獻(xiàn)，該轉(zhuǎn)向分力矩公式為：

由于發(fā)動機(jī)斜置，導(dǎo)致左右側(cè)驅(qū)動軸長度不相等，由圖2可知，其左右半軸傾角不同，A

2 急加速起步跑偏測試

通過上述分析，車輛在急加速起步過程中，存在扭矩轉(zhuǎn)向效應(yīng)，可通過實(shí)際測試某國產(chǎn)型SUV左右驅(qū)動軸的扭矩輸出是否一致來驗(yàn)證。

測試條件：

（1）測試區(qū)路面應(yīng)平整，無凸起坑洼，無大塊石子等；（2）測試車四個輪胎氣壓均調(diào)整為標(biāo)準(zhǔn)值；（3）測試車的左、右驅(qū)動軸總成分別布置傳感器和應(yīng)變片，以便輸出扭矩結(jié)果；（4）負(fù)載僅為試驗(yàn)員1人。

測試方法：

（1）將測試車開入測試區(qū)，打開中控顯示屏，顯示方向盤轉(zhuǎn)角信息；（2）將方向盤擺正，屏幕轉(zhuǎn)角顯示為0°，汽車怠速停穩(wěn)；（3）再掛入D檔，松開或微扶方向盤，猛踩加速踏板到底；（4）觀測車輛轉(zhuǎn)角、車輛行駛軌跡、輸出扭矩等信息。

測試結(jié)果：

由表1可知，該測試車左、右前驅(qū)動軸輸出扭矩不相等，且左驅(qū)動軸扭矩明顯大于右驅(qū)動軸。證明了，在急加速起步跑偏過程中，由于左右驅(qū)動軸長度不相等，左右側(cè)半軸傾角不一致，確實(shí)存在扭矩轉(zhuǎn)向效應(yīng)。

3 改善方案

為改善急加速起步跑偏故障，以該測試車型為例，按照單一變量法原則，逐一排查影響要素。本文重點(diǎn)從左右輪荷、驅(qū)動軸的剛度和角度、懸置高度等參數(shù)進(jìn)行分析。

3.1 平衡左右輪荷

排查發(fā)現(xiàn)前軸左、右輪荷相差約80kg，于是在不大動整車布置的情況下，在輪荷偏小一側(cè)的前機(jī)蓋，直接增加80kg配重沙袋，并進(jìn)行測試。測試結(jié)果如表2所示，由于輪荷不一致，自然附著力不一致，其對起步跑偏有一定的影響。因此，在整車底盤設(shè)計時，為降低急加速起步跑偏故障，應(yīng)盡量保證左、右軸輪荷平衡。

3.2 等剛度驅(qū)動軸

剛度計算公式：

由公式（2）計算驅(qū)動軸的分段剛度，再由公式（3）累加計算驅(qū)動軸總體剛度，得到理論計算值，按此尺寸要求更改為等剛度的左右軸：

（1）左軸：軸桿由直徑29mm減細(xì)至27mm，其余尺寸不變。

（2）右軸：外端節(jié)型和軸桿尺寸不變，只更改長柄滑套，即從右軸支架外側(cè)長柄處中間截開再焊接空心軸桿，設(shè)計為？覫44×5mm的套筒，其余尺寸同原來的尺寸，如圖3所示。

左、右軸剛度調(diào)為接近1：1后，對該車進(jìn)行測試，結(jié)果如表3所示。分析可知，此方案對急加速起步跑偏有一定改善，應(yīng)盡量開發(fā)等剛度驅(qū)動軸。

3.3 等剛度等角度驅(qū)動軸

在3.1改善方案的基礎(chǔ)上，對左、右軸進(jìn)行等角度改進(jìn)。其中左軸：不變更；右軸：軸桿借用左軸，長柄整體尺寸不變，內(nèi)鑄鋁支架與球籠間加長14mm，內(nèi)鑄鋁支架與油封襯套架防塵蓋之間更改為空心軸桿焊接，其余保持尺寸不變，如圖4所示。

左、右軸剛度調(diào)為接近1：1，布置角度調(diào)為1：1后，測試結(jié)果如表4所示，分析可知，此方案對該跑偏有更明顯改善，應(yīng)盡量開發(fā)等剛度等角度驅(qū)動軸。

3.4 更改懸置高速

通過分析發(fā)現(xiàn)更改單側(cè)懸置高度可以有效平衡左右布置角度。將右側(cè)懸置墊高并進(jìn)行測試，發(fā)現(xiàn)對跑偏有明顯改善。但此更改方案，會影響整車各項(xiàng)頻率振動，而且會從很大的方面影響相關(guān)布置，對已成型車型來說，此更改方案是不可行的。

4 結(jié)論

通過上述分析可知，對于即將上市的車型，大動干戈的更改整車布置是不合理的，較可行的方案是：通過優(yōu)化調(diào)整車輛個別參數(shù)，以改善急加速起步跑偏，進(jìn)而滿足相關(guān)設(shè)計要求。對于此測試車型來說，將左右驅(qū)動軸，更改為等角度等剛度的驅(qū)動軸，并平衡左右輪荷，能有效改善加速起步跑偏。對于正在研發(fā)的車型，一定要在初始設(shè)計過程中，明確新平臺搭建的夾角標(biāo)準(zhǔn)，從整車布置上做全新的校核與調(diào)整，從根源上解決急加速起步跑偏。

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